[發明專利]熱氣流軟化、壓合透射加工裝置

有效

• 申請號: 201210028117.1
• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN102672961A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 王瑛瑋;王耀民;程亞婷
• 申請（專利權）人: 王瑛瑋;王耀民
• 主分類號: B29C65/16
• 分類號: B29C65/16;B23K26/14;B23K26/20;B29L9/00
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技術領域

本發明涉及一種利用透射技術將工件連接起來的加工裝置。這種裝置具有加工頭，所述加工頭能夠提供投向上層被加工材料表面的熱氣流和射線束。因此，在熱氣流作用處，上層被加工材料因熱氣流的加溫作用軟化，隨后在熱氣流的氣流壓力作用下，軟化后的上層被加工材料與下層被加工材料更容易地緊密壓合在一起。此時，攜帶足夠能量的射線束透過上層被加工材料，投射到上層被加工材料與下層被加工材料的緊密壓合處，并在這一緊密壓合處被高效吸收，轉變為熱能，這種熱能把上層被加工材料與下層被加工材料熔接在一起。冷卻后，上層被加工材料與下層被加工材料被連接起來。

技術背景

在透射技術中，有待連接的工件彼此鄰接的接觸面，在激光束的作用下熔化，隨后的冷卻中在壓力的作用下彼此實現連接，這種使用激光束的塑料焊接方法得到普遍公開。這類方法中重要的是：焊接過程中需要把上下兩層工件緊密地壓合在一起。

專利文件EP1405713B1公開了一種激光裝置。在該激光裝置中，要么逐點地精確地在激光束入射處的位置上對工件進行擠壓，要么面狀地在圍繞著激光束的入射處的區域中進行擠壓，或者橫向于激光束的相對運動的線條對工件進行擠壓。這樣，上下兩層工件緊密地壓合在一起并有效焊接。

專利文件200910139101.6公開了一種具有擺動的壓緊輥的激光裝置。在該激光裝置中，能夠旋轉的透明輥子同時具有聚焦激光束和壓緊被加工件的作用。

已經公開的類似專利技術的一個共同特點，是必須要通過直接接觸的方式施力，以使待連接的上下兩層材料緊密壓合在一起，從而保證上下兩層材料有效熔接。這將帶來以下問題：首先，壓緊力必須通過剛性直接接觸由起到壓緊作用的零件傳遞給上層材料，然后上層材料與下層材料緊密壓合。由于兩次接觸(尤其是起壓緊作用的零件把壓緊力傳遞給上層材料的接觸)都是剛性接觸，難以實現面接觸，從而難以保證上下兩層材料有效熔接。200910139101.6公開的帶壓緊輥的激光裝置，由于壓緊輥有一個半徑尺寸，當加工進行到曲率半徑小于壓緊輥半徑的陰角處時，該陰角處將不能實現有效壓緊，可能導致熔接斷點。其次，起到壓緊作用的零件在把壓緊力傳遞給上層材料的過程中，可能出現以下問題：一是長期運行導致灰塵、油污等粘附于起到壓緊作用的零件上，影響到運行的平穩和壓緊力的均勻分布。對于200910139101.6公開的壓緊輥來說，這些粘附物還可能影響到壓緊輥的聚光效果，使激光束的部分能量被散射到其它方向，無法保證熔接點處獲得足夠的激光能量，從而影響熔接的效果。二是長期運行可能帶來磨損，導致起到壓緊作用的零件和上層材料表面留下劃痕。對于200910139101.6公開的壓緊輥來說，這些劃痕將可能影響到壓緊輥的聚光效果。

已經公開的類似專利技術的另一個共同特點，就是在下層被加工材料為有一定起伏的三維曲面時，上層被加工材料與下層被加工材料較難緊密壓合。

發明內容

為了克服現有此類技術必須采用剛性壓緊，上層被加工材料與下層被加工材料較難緊密壓合的問題，本發明的任務是提出一種解決方案，利用該解決方案能夠保證使上下兩層材料間獲得均勻的壓緊力，即使下層被加工材料為有一定起伏的三維曲面，加工時上層被加工材料仍能緊密壓合到下層被加工材料上。

按本發明，該任務通過一種具有權利要求1所述特征的熱氣流軟化、壓合透射加工裝置得到解決。其它有利的設計方案可以從從屬權利要求中得到解決。

按照本發明所提供的解決方案是：熱氣流軟化、壓合透射加工裝置由進氣管、加工頭等部分組成，進氣管與加工頭連通，加工頭下端開設有出氣口。熱氣流軟化、壓合透射加工裝置工作時，出氣口從正上方對準上層被加工材料的待加工區域表面，從出氣口流出的熱氣流垂直或接近垂直作用于上層被加工材料的待加工區域上表面，從而在使上層被加工材料升溫軟化的同時，對上層被加工材料的待加工區域上表面產生一個壓力。這一壓力作用下，軟化的上層被加工材料與下層被加工材料之間的待加工區域緊密壓合在一起。此時，加工頭內投射下來的攜帶足夠能量的射線束透過上層被加工材料，投射到上層被加工材料與下層被加工材料之間的待加工區域，并在這一區域被吸收轉化成熱能，迅速將上層被加工材料與下層被加工材料熔接起來。這時，加工頭在驅動系統的驅動下，逐漸沿預先設計的軌跡移動離開，上下層被加工材料熔接處得到冷卻而凝固，上層被加工材料與下層被加工材料被牢固連接起來，加工頭掃過的地方留下一條寬度由加工頭和射線束決定的加工完成帶。

經過對加工頭進行適當的改進設計，本發明在基本型的基礎上發展出了若干改進型，改進型的最大特點是更加適應各種曲面的加工。